לראשונה אי-פעם, מדדו חוקרים את היכולת של תיל מולקולארי ארוך מאוד ויחיד להוליך זרם חשמלי. עד היום, היו קיימים חישובים סטטיסטיים בלבד עבור אוסף תילים באורך של ננומטרים אחדים
לראשונה אי-פעם, חוקרים מהאוניברסיטה הפתוחה של פאריס (CNRS) ומאוניברסיטת Humboldt בברלין מדדו את היכולת של תיל מולקולארי ארוך מאוד ויחיד להוליך זרם חשמלי. עד היום, היו קיימים חישובים סטטיסטיים בלבד עבור אוסף תילים באורך של ננומטרים אחדים. עתה, תודות לניסוי גאוני תוך שימוש במיקרוסקופ מנהור סורק (STM) החוקרים הצליחו לאפיין שרשראות פולימריות פרטניות באורך ידוע, עד לעשרים ננומטרים.
הם הצליחו לאשר את מה שנחזה ע"י התיאוריה: היכולת להוליך זרם חשמלי פוחתת באופן מעריכי (exponentially) כתלות באורך התיל. המעגלים החשמליים העתידיים יורכבו מפרודות פרטניות, המחוברות אחת לשנייה באמצעות מה שמכונה בתחום "תילים חשמליים מולקולאריים" (שהם בעצמם מורכבים מפרודה יחידה, ארוכה).
אולם, בתחילה החוקרים צריכים להבין כיצד הזרם החשמלי מועבר דרך סוג זה של תיל. בקנה-מידה מקרוסקופי, היכולת להעביר זרם, הולכה, משתנה באופן ישיר כתלות באורך ובשטח חתך הרוחב של התיל. בקנה-מידה של פרודות, כלל זה אינו בתוקף עוד.
כתוצאה מכך, יש צורך למדוד את הזרם החשמלי המועבר דרך תיל מולקולארי יחיד המחובר לשתי אלקטרודות ולקבוע כיצד הוא משתנה כתלות באורכו של התיל. עד היום, כל המחקרים הניסיוניים התמקדו בתילים קצרים ביותר (ננומטרים אחדים בלבד) או שהתבססו באופן בלעדי על מדידות סטטיסטיות.
צוות החוקרים המשותף משתי האוניברסיטאות ערך ניסוי גאוני בכדי למדוד את ההולכה של פרודה יחידה בעלת אורך מדויק ביותר. בתחילה הם מיקמו פרודות קטנות על משטח זהב, אותן הן קשרו אחת לשנייה באמצעות תגובת פולימריזאציה ע"ג משטח, מה שיצר שרשראות מולקולאריות ארוכות.
או אז הם בחרו אחת מהשרשראות ע"י קבלת תמונות של המשטח באמצעות מיקרוסקופ מנהור סורק וקשרו, באופן כימי, את הקצה שלה לחוד מתכתי וכך קיבלו אחת משתי האלקטרודות, בעוד שהקצה השני של הפולימר נותר במקומו ע"ג משטח הזהב שהיווה את האלקטרודה השנייה. באמצעות הזזת החוד הרחק מהמשטח, החוקרים הרימו באופן הדרגתי את השרשרת, ובכך יצרו תיל חשמלי מולקולארי שהלך והתארך ככל שהחוד התרחק מהמשטח.
מיקרוסקופ המנהור הסורק שימש הן למדידת אורכו של התיל המוליך המולקולארי הנבחר (מאחר וכושר-ההפרדה של התמונות הינו בקנה-מידה אטומי, ניתן, לדוגמא, למנות את מספר המונומרים) והן למדידת עוצמת הזרם המועבר דרכו. לראשונה, נמדד מעבר המטען דרך שרשרת פולימרית יחידה עבור אורכים שונים (עד עשרים ננומטרים) בין שני מגעים מוליכים.
הממצאים תומכים בתחזיות התיאורטיות: הזרם דועך מעריכית כתלות באורכו של התיל המולקולארי המוליך. לאחר ההצלחה של ניסוי חדשני זה, עתה זה תורם של הכימאים להציע ולייצר פרודות בעלות מוליכות גבוהה יותר שתוכלנה לשמש בפיתוח של תילים מולקולאריים שיוליכו זרם למרחקים גדולים יותר.
הידיעה המקורית מהאוניברסיטה (בצרפתית)
הידיעה החדשותית (באנגלית)
6 תגובות
א בן נר…זרם חזק דיו יכול לגרום אפילו להיתוך גרעיני
אכן בעיה סבוכה. האם לא קיים חשש כי, זרם אלקטרונים מספיק חזק,דרך תיל שהוא מולקולה אחת ארוכה,יגרום להתפרקותה של המולקולה כתוצאה מניתוק קשר כימי בודד, מה שיגרום להיווצרות קרע של המולקולה.
באקסונים לא זורם זרם חשמלי.
הם מקיימים חילוף יונים עם הסביבה וכתוצאה מחילוף זה המטען שבהם נע (במהירות נמוכה בהרבה מזו של זרם חשמלי) מקצה לקצה.
קוטרם של אקסונים ארוכים הינו בסדר גודל של מיקרון, לא ננומטר.
נכון, גם הנויירונים במוחנו מעבירים בינהם זרמים חשמליים דרך סיבים מאד ארוכים, ובינם לבין מערכת העצבים והשרירים.
גם תאי העצב הננומטריים בגופנו מעבירים חשמל למרחקים שיכולים להגיע ל2 מטרים (תא עצב בודד יכול להגיע לאורכים של 2 מטרים)